城镇污水处理厂一级A标准运行评估与再提标重难点分析

截至2019年底,全国共有2913座城镇污水处理厂执行GB 18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》的一级A标准,占全国城镇污水处理厂总数的53.2%,一级A标准已成为目前国内城镇污水处理厂执行最广泛的排放标准。通过对近6年太湖流域204座执行一级A标准污水处理厂的深入调研,结合全国100多座污水处理厂的全流程分析工作成果,首先系统评估了执行一级A标准的城镇污水处理厂的运行成效,其中太湖流域城镇污水处理厂在一级A提标改造后由于进水量的不断增加和出水浓度的不断降低,污染物削减总量显著提高,对太湖流域有机物、氮、磷减排及太湖富营养化控制做出了积极贡献。然后总结了城镇污水处理厂在运行过程中的常见问题,在进水水质、工艺设计、设备设施选择和维护以及活性污泥功能菌群性能调控等方面仍有进一步完善和优化空间,并提出了针对性的优化运行措施。最后重点探讨新一轮提标改造工作的重难点和对策,提出在新一轮提标改造中,应当重视污水收集系统的提质增效,提高管网质量和输送效率,并建议提标改造前先开展现有工艺的全流程分析,再在此基础上确定采取工艺优化或工程措施。     

高工业废水占比城镇污水处理厂COD提标技术比选与分析

废水中含有浓度高、成分复杂的溶解性难降解有机物,是目前许多进水中工业废水占比较高的城镇污水处理厂在新一轮提标改造中遇到的难题。以太湖流域4座进水含高比例难降解工业废水的污水处理厂为研究对象,分析水解酸化及多种污水深度处理技术对于化学需氧量（COD）的去除效果。结果表明:水解酸化技术可在一定程度上提高废水的可生化性,且添加填料能够起到促进效果;混凝沉淀、膜过滤两种深度处理技术对于可溶解性难降解COD的去除率仅为30%~35%;臭氧氧化技术对于部分溶解性难降解有机物的矿化能力较差,因此其受进水中有机物种类的影响较大;活性炭对有机物的吸附具有普遍性,去除效果较好,在空床水力停留时间（hydraulic retention time,HRT）为10 min的情况下,活性炭吸附废水中溶解性难降解有机物后,发现出水COD稳定低于20 mg/L,但该工艺运行成本较高,且需考虑活性炭的再生及处置问题。因此COD深度处理工艺的选择应基于进水水质情况,在小试及中试规模试验可行的前提下进行充分的技术论证,并综合考虑建设、运行、占地、高程等因素来选择合适的提标改造技术。     

Seasonal variation and sources of derivatized phenols in atmospheric fine particulate matter in North China Plain

Qualitative and quantitative analyses of derivatized phenols in Beijing and in Xinglong were performed from 2016 to 2017 using gas chromatography-mass spectrometry.The results showed substantially more severe pollution in Beijing.Of the 14 compounds detected,the total average concentration was 100 ng/m~3 in Beijing,compared with 11.6 ng/m~3 in Xinglong.More specifically,concentration of nitro-aromatic compounds(NACs)(81.9 ng/m~3 in Beijing and 8.49 ng/m3 in Xinglong) was the highest,followed by aromatic acids(14.6 ng/m~3 in Beijing and 2.42 ng/m~3 in Xinglong) and aromatic aldehydes(3.62 ng/m~3 in Beijing and 0.681 ng/m~3 in Xinglong).In terms of seasonal variation,the highest concentrations were found for 4-nitrocatechol in winter in Beijing(79.1±63.9 ng/m~3) and 4-nitrophenol in winter in Xinglong(9.72±8.94 ng/m~3).The analysis also revealed diurnal variations across different seasons.Most compounds presented higher concentrations at night in winter because of the decreased boundary layer height and increased heating intensity.While some presented higher levels during the day,which attributed to the photo-oxidation process for summer and more biomass burning activities for autumn.Higher concentrations appeared in winter and autumn than in spring and summer,which resulted from more coal combustions and adverse meteorological conditions.The significant correlations among NACs indicated similar sources of pollution.Higher correlations presented within each subgroup than those between the subgroups.Good correlations between levoglucosan and nitrophenols,nitrocatechols,nitro salicylic acids,with correlation coefficients(r) of 0.66,0.69 and 0.69,respectively,indicating an important role of biomass burning among primary sources.     

施加生物炭对河流沿岸土吸附铜的影响机制

为探究生物炭施加对河流沿岸土吸附铜的影响机制,采集嘉陵江流域(川渝段)内苍溪(CX)、南部(NB)、嘉陵(JL)和合川(HC)沿岸土表层(S,0～20 cm)、亚表层(D,20～40 cm)共8种土样,分别将1%(质量比)生物炭(B)加入到8种土样中形成混合土样(CX_(SB)、NB_(SB)、JL_(SB)和HC_(SB); CX_(DB)、NB_(DB)、JL_(DB)和HC_(DB))。以原始土样作为对照,批处理法研究各供试土样在不同温度、pH和离子强度下的Cu~(2+)吸附和热力学特征,并分析Cu的吸附形态。结果显示:(1)各供试土样对Cu~(2+)的等温吸附都适用Langmuir模型描述,Cu~(2+)的最大吸附量q_m在62. 20～363. 64 mmol/kg之间,S层土样对Cu~(2+)的吸附量均呈现JL NB CXHC的趋势,而D层土样呈现JL CX NB HC的趋势。施加生物炭有助于增强D层土壤对Cu~(2+)的吸附。(2) 20～40℃范围内,各供试土样对Cu~(2+)的吸附量均随温度的升高而升高,表现为增温正效应。热力学参数结果表明各混合土样对Cu~(2+)的吸附是一个自发、吸热和熵增的过程。(3) pH的升高有利于各供试土样对Cu~(2+)的吸附。随着离子强度的增加,各混合土样(HC_S和HC_D除外)对Cu~(2+)的吸附量均呈现先增后降的趋势,0. 1 mol/L时最大。(4)土样中吸附的铜主要以碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态铜存在,生物炭的施加增加了土样中可交换态(HC除外)和有机结合态铜含量,而对碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态铜影响较小。供试土样对Cu~(2+)的q_m主要是由CEC和比表面积决定的。     

透水/不透水格局特征对汇水单元径流污染的影响

深入揭示透水/不透水下垫面格局特征（组成、位置和比例等）对城市地块汇水单元地表径流及污染产生能力的影响,对减轻城市内涝及控制面源污染具有重要意义.利用景观格局指数分析透水/不透水下垫面格局特征与地表径流总量（Q）、溶解态污染物累积负荷（L_d）和颗粒态污染物累积负荷（L_p）之间的关系.结果表明：①表征破碎度的斑块密度（PD）与最大斑块指数（LPI）分别与Q和L_d呈正、负相关,PD与L_d呈显著正相关（r=0.59,P<0.05,以COD计）,LPI与L_d呈显著负相关（r=-0.60,P<0.05,以COD计）;②表征复杂度的景观形状指数（LSI）和平均斑块形状（MSI）分别与Q和L_p呈正、负相关性,LSI与L_p呈显著正相关（r=0.61,P<0.05,以TP计）,MSI与L_p呈极显著负相关（r=-0.62,P<0.01,以TP计）;③表征聚散度的内聚力指数（COHESION）和分散指数（SPLIT）分别与Q和L_d呈负、正相关性,COHESION与L_d呈显著负相关（r=-0.59,P<0.05,以COD计）,SPLIT与L_d呈显著正相关（r=0.6,P<0.05,以COD计）;④在城市小尺度透水面格局规划上,适量减少细小规则斑块的散乱分布,增加较大的不规则斑块或斑块群,对有效调控地表径流及污染有积极影响.通过透水/不透水面的破碎度、复杂度和聚散度与汇水区单元径流产生和污染输出的相关性分析,以期从格局特征（面积、距离和形状等）考虑合理配置LID设施调控径流污染提供新思路.     

高晶度Mn-Fe LDH催化剂活化过一硫酸盐降解偶氮染料RBK5

采用改进的共沉淀结合水热法制备高晶度锰铁层状双金属氢氧化物作为催化剂,用于高效活化过一硫酸盐(PMS)降解活性黑5(RBK5).通过X射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱分析(EDS)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)以及X射线光电子能谱(XPS)对材料进行表征,证明成功合成了结晶度高、层状结构突出的Mn-Fe LDH.同时探究了锰铁量比,催化剂投加量,PMS浓度和初始pH值等因素对RBK5的吸附效果、催化降解及反应动力学的影响.结果表明,高晶度Mn-Fe LDH催化剂具有良好的吸附能力和高效的催化效率,在n(Mn)/n(Fe)比为1∶1,催化剂投加量为0.2 g·L~(-1),PMS浓度为1 mmol·L~(-1),初始pH为7时,RBK5(20 mg·L~(-1))在90 min内降解率可达86%,整个反应过程符合拟一级动力学(R~20.9).自由基猝灭实验表明,Mn-Fe LDH/PMS体系降解RBK5为SO~-_4·和·OH两种活性自由基共同作用的结果.反应前后催化剂的XPS分析表明Mn和Fe存在协同作用,Mn-Fe LDH的Mn(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)与层间的CO~(2-)_3电荷平衡,使其层状结构稳定,从而促进了层状表面Mn和Fe的协同作用,提高了Mn-Fe LDH对PMS的活化效率.三维荧光光谱(3D-EEM)和UV-Vis扫描光谱分析初步探讨了RBK5的降解过程.     

生物膜法光发酵制氢的研究现状与展望

21世纪被誉为氢能世纪.光发酵制氢作为绿色可持续生物制氢方式的一种,可以利用独特的光合系统固定太阳能,并利用有机物产生清洁能源氢气,因而受到广泛关注.但光发酵细菌凝集力差、底物转化效率和光能利用率低导致产氢效能下降,从而阻碍了光发酵制氢的发展.光发酵细菌可以通过形成生物膜而被有效固定,进而增加反应器内光发酵细菌的生物持有量,提高光发酵细菌对不利环境的抵抗力;同时,光发酵细菌形成生物膜后可以调控产氢细菌新陈代谢和生理活性使其更利于产氢.其中,光发酵生物膜反应器的设计尤为重要,尤其是反应器内光源的均匀分配对于光发酵制氢是一项关键因素,需要对光源设计、空间摆放和遮光性进行综合分析和设计;其次,需要考虑载体性质和载体安装以充分吸附光发酵细菌并形成生物膜;同时,结合未来可持续绿色发展的需求,光发酵生物膜反应器设计需要逐步过渡到以室外环境作为常规环境和太阳作为光源.尽管光发酵生物膜制氢前景良好,但目前对于光发酵生物膜反应器和制氢机制的研究仍然不够充分,需要更加深入地探索和优化以突破光发酵制氢的瓶颈,推动氢能行业的发展.     

基于污染物超低排放与蛋白质源污泥增量的污水处理工艺对比研究

为了实现污水处理的深度脱氮除磷及蛋白质源污泥增量,分别采用生物吸附/A~2O和生物吸附/MBR/硫铁自养反硝化工艺进行对比试验研究.结果表明,生物吸附工艺可以快速富集进水中的大部分有机物,剩余污泥采用厌氧发酵方式处理,用于生产优质碳源.两套污水处理工艺均获得了优质水质,出水氨氮、总氮和总磷分别达到5、7和0.4 mg·L~(-1)以下.优质碳源投加到A~2O和MBR工艺段,碳源环境的改善使得污泥增长率和氮的同化比例显著提高,第4阶段污泥产率分别达到0.59和0.49 g·g~(-1)(以每g COD产VSS量(g)计),氮的同化率分别达到66%和59%.此外,污泥中蛋白质及氨基酸含量也显著增长,A~2O工艺段增长率分别为34.7%和31.2%,MBR工艺段相应的增长率分别为19.7%和18.3%,实现了蛋白质源污泥的增量,为污泥资源化利用提供了优质原料.     

典型燃煤电厂废SCR催化剂解析及环境管理思考

目的提出废烟气脱硝催化剂成分解析、产生量预测及处理处置的对策。方法用ICP方法对烟气选择性催化还原脱硝过程中产生的大量废SCR催化剂化学成分等进行分析。采用数学模型对废SCR产生量进行估算,并在此基础上给出将废SCR催化剂列入危废名单的原因。结果在燃煤电厂装机容量的基础上进行理论推算,我国将从2017年开始大量产生SCR催化剂固体废弃物,并会逐年增加,在2020年以后逐步稳定在25×104~30×104 m3/a。废SCR催化剂中Ti的含量最高,约占23.3%~46.2%。W,V,Mo,Ba是SCR催化剂中的活性组分,并且不同SCR催化剂中活性组分的含量并不相同。钒的含量对废SCR催化剂的潜在判定影响较大。SCR催化剂可能会吸附砷、汞、镉等重金属以及各种飞灰成分等物质,从而增加了废SCR催化剂的化学成分。依据《国家危险废物名录》第二条的相关规定,鉴于废烟气脱硝催化剂不排除具有危险特性,且不处理或处理不当可能对环境或者人体健康造成有害影响。基于此,本研究团队将烟气脱硝过程中产生的废钒钛系催化剂建议纳入危险废物统一管理。结论废SCR催化剂是我国近期出现并将长期存在的一种脱硝危废,尚缺乏符合国情的处理处置经验。为了建设"天蓝、地绿、水清"的美丽中国,需要继续探索可行的废SCR催化剂的监督和管理措施,完善各项标准和法规,最终实现对废SCR催化剂进行有效的监管。     

腐殖酸影响剩余污泥厌氧消化过程实验研究

以实验室培养、几乎不含腐殖质和金属离子的剩余污泥作为研究对象,选择与市政污泥中腐殖酸特征相近的市售腐殖酸为外加填充物,实验研究污泥中所含腐殖质对污泥厌氧消化过程的抑制作用.通过设置腐殖酸不同投加比例(0、5%、10%、15%和20%,以VSS计),探究腐殖酸对厌氧消化不同过程的影响.实验结果表明,腐殖酸抑制厌氧消化生物气产气量.填加15%腐殖酸时对厌氧消化产气量抑制作用最为明显,较未添加腐殖酸对照组产气量下降了35%;但并未对生物气中CH_4体积比产生太大影响,说明抑制影响是对生物气整体性的.腐殖酸亦可抑制厌氧水解过程,投加20%腐殖酸实验组实验结束时残留于上清液中的溶解性多糖、蛋白质浓度分别是对照组的2.2和1.6倍.然而,腐殖酸作为外源电子受体,可以在一定程度上促进酸化过程,其程度在填加20%腐殖酸实验组表现最高,较对照组VFAs提高了11.3%.腐殖酸投加未对系统pH产生明显影响,各实验组pH值均在7.09~7.54间变化.